JP2004292938A - アーク蒸発源、及びアーク蒸発式成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アーク蒸発源を、ターゲットカソードの交換を容易に行える構造とする。
【解決手段】ターゲットカソード５１を横方向から固定して支持するためのターゲット支持部材６１を設ける。ターゲットカソード５１の基端の近傍に横方向の切欠き部５１ａを設ける。ターゲットカソード５１の切欠き部５１ａに挿入したターゲット支持部材６１をターゲットホルダ５３の先端部分に固定できるようにするとともに、ターゲット支持部材６１を切欠き部５１ａより外側に抜いて取り外し得るようにする。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アーク蒸発源及びアーク蒸発式成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アーク蒸発式成膜装置は、アーク蒸発源によってアーク放電を発生させることにより、アーク蒸発源のターゲットカソードを構成する物質からなる膜を成膜することができる。
【０００３】
図８は、従来のアーク蒸発式成膜装置に用いられるアーク蒸発源８０を示す図である。アーク蒸発源８０は、ターゲットカソード８２とアノード８３を備えている。そして、ターゲットカソード８２とアノード８３に所定の直流電力を供給することにより、ターゲットカソード８２とアノード８３間にアーク放電が形成される。そして、前記アーク放電によってターゲットカソード８２を構成する物質が蒸発し、図８に図示しない基材に前記蒸発した物質による膜が成膜される。
【０００４】
このアーク蒸発源８０は、繰り返し成膜を行っているうちに膜の原料を供給するターゲットカソード８２が消耗する。そのため、アーク蒸発源を用いる真空成膜装置では、ターゲットカソード８２を定期的に交換するメンテナンスを行う必要がある。
【０００５】
そして、従来のアーク蒸発源８０は、図８に示されるように、ターゲットカソード８２がターゲットホルダ８５との境界を縦方向に貫通するボルト８６によって支持されるようにされている（例えば、実用新案登録文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
【実用新案登録文献１】
実公平３−１１２２６号公報（第１図）。
【特許文献２】
特開平４―２７２１７１号公報（第１図）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来のアーク蒸発源８０にあっては、ターゲットカソード８２の交換は、アーク蒸発源８０の全体を分解して行わなければならず、非常に手間取る作業となっていた。
【０００８】
即ち、ターゲットカソード８２はターゲットホルダ８５との境界を縦方向に貫通するボルトによって支持されていたので、ターゲットカソード８２を交換するためには、アーク蒸発源８０の全体を分解しなければならなかった。
そこで、本発明は、ターゲットカソードの交換を容易に行うことができるアーク蒸発源及びアーク蒸発式成膜装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ターゲットカソードと、前記ターゲットカソードに対する横方向の外側の前記ターゲットカソードの先端の近傍にターゲットカソードを取り囲むように配設されたアノードとを備えるアーク蒸発源であって、
前記ターゲットカソードの前記アノードが配設される位置より基端側において前記ターゲットカソードを支持するターゲットホルダと、前記アノードに対する基端側において該アノードを前記ターゲットカソードの先端よりも先端側に取り外し可能に支持するアノード支持部材とが設けられており、
前記ターゲットカソードの前記アノードが配設される位置より基端側に横方向に切欠き部が形成され、
前記ターゲットカソードの切欠き部に横方向の外側から挿入して前記ターゲットカソードを支持するためのターゲット支持部材が設けられ、
前記ターゲット支持部材は、前記ターゲットカソードの切欠き部に挿入した状態で前記ターゲットカソードを前記ターゲットホルダに対して固定して取り付けるようにされるとともに、前記ターゲットカソードの切欠き部より抜いて取り外すことができるようにもされており、
前記ターゲットカソードの切欠き部に挿入され前記ターゲットホルダに固定して取り付けられた前記ターゲット支持部材により前記ターゲットカソードを横方向から固定して支持するようにされたアーク蒸発源である（請求項１）。
【００１０】
本発明のアーク蒸発源によると、前記ターゲット支持部材が前記ターゲットカソードを横方向から支持するように設けられている。そして、アーク蒸発源の先端に取り付けられるアノードを取り外し、前記ターゲット支持部材をターゲットカソードの切欠き部より横方向の外側に抜くことにより、ターゲットカソードをアーク蒸発源より取り外すことができる。これにより、ターゲットカソードの交換を容易に行うことができる。
【００１１】
また、本発明にかかる前記アーク蒸発源について、前記ターゲットホルダを、前記ターゲットカソードより横方向に大径に形成し、先端の前記ターゲットカソードと略同径の部分によりターゲットカソードを支持するようにし、
前記アノード支持部材を、前記ターゲットホルダに対する横方向の外側に配設し、
前記ターゲットカソードの切欠き部を、該ターゲットカソードの基端の近傍であり、前記ターゲットホルダの先端よりも先端側にあたる位置に形成することができる（請求項２）。
【００１２】
また、本発明にかかる前記アーク蒸発源について、前記ターゲット支持部材を前記ターゲットカソードの中心に対して対称に二つ設け、
前記ターゲット支持部材を、前記ターゲットホルダの先端のターゲットカソードより大径である部分にボルトによって固定されるようにし、
前記ターゲット支持部材に、前記固定するためのボルトを挿通させる横方向に長い長孔を形成し、
前記ボルトを緩めた状態で前記ターゲット支持部材を横方向の外側に移動させると、前記ターゲット支持部材が前記ターゲットカソードの切欠き部より横方向の外側に抜けるようにすることができる（請求項３）。
【００１３】
この発明のアーク蒸発源によると、前記ターゲット支持部材をターゲットホルダの先端に固定している前記ボルトを緩めると、前記ターゲット支持部材を横方向に移動させることができる。
【００１４】
これにより、前記ターゲット支持部材をターゲットカソードの切欠き部より外側に抜くことができる。また、ターゲット支持部材を内側方向に移動させ、ターゲットカソードの切欠き部に挿入することもできる。これにより、ターゲット支持部材をターゲットホルダの先端から完全に取り外すことなく、ターゲットカソードを交換することができる。
【００１５】
また、本発明にかかる前記アーク蒸発源を備えるアーク蒸発式成膜装置を、前記アーク蒸発源と、真空チャンバと、前記真空チャンバ外に配置され前記アーク蒸発源を前方に支持するアーク蒸発源移動テーブルと、前記真空チャンバ外に配置され前記アーク蒸発源移動テーブルを前後方向に移動させるためのアーク蒸発源積載ステージとを備え、
前記アーク蒸発源移動テーブルの先端であり前記アーク蒸発源に対する後方にあたる位置に扉機構が取り付けられており、
前記アーク蒸発源移動テーブルを前記アーク蒸発源積載ステージの先端まで移動させて前記アーク蒸発源を真空チャンバ内に配置すると、前記アーク蒸発源移動テーブルの先端に取り付けられた扉機構が前記真空チャンバの扉となるように構成することができる（請求項４）。
【００１６】
この発明のアーク蒸発式成膜装置によると、前記アーク蒸発源移動テーブルを前記アーク蒸発源積載ステージ上を移動させることによって、アーク蒸発源を真空チャンバ内に容易に装填できるとともに、真空チャンバ外に容易に取り出すこともできる。
【００１７】
これにより、前記アーク蒸発源に前記ターゲット支持部材を設けることによりターゲットカソードの交換が容易となることに加え、アーク蒸発源の真空チャンバに対する出し入れも容易となるので、アーク蒸発源のターゲットカソードの交換をさらに容易にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１乃至図７に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるアーク蒸発源５０を備えるアーク蒸発式成膜装置１を正面方向から眺めた正面図である。
【００１９】
図２は、成膜装置１を側方から眺めた第一側面図である。図２は、成膜装置１の真空チャンバ２内にバレル式基材保持具１０及びアーク蒸発源５０をセットした状態の側面図である。図２には、真空チャンバ２内にバレル式基材保持具１０及びアーク蒸発源５０をセットした状態における真空チャンバ２内の様子が重ねて図示されている。
【００２０】
図３は、成膜装置１を側方から眺めた第二側面図である。図３は、真空チャンバ２外にバレル式基材保持具１０及びアーク蒸発源５０を引き出した状態を表す側面図である。
【００２１】
図４は、成膜装置１を上方から眺めた平面図である。図４は、真空チャンバ２外にバレル式基材保持具１０及びアーク蒸発源５０を引き出した状態を表す平面図である。
【００２２】
図１乃至図４に示される成膜装置１において、成膜装置の正面図を示す図１の紙面に対する垂直方向を前後方向とする。そして、図１に示される成膜装置１の正面から見て真空チャンバ２の奥側を前方とする。
【００２３】
アーク蒸発式成膜装置１は、図１乃至図４に示されるように、真空チャンバ２とバレル式基材保持具１０とアーク蒸発源５０と第二の引き出し機構２０と第一の引き出し機構３０を備えている。
【００２４】
真空チャンバ２は、所定の高さの設置用架台３の上に設置されている。真空チャンバ２は、その内部が外部の空間から閉じられた状態で図示しない排気手段によって排気され、成膜プロセスを実行する上での所要の真空雰囲気とされる。
【００２５】
また、真空チャンバ２内の側壁の近傍には、図２乃至４に示されるように前後方向に沿って第二のガイドレール２１が配設されている。第二のガイドレール２１、２１は、図１に示される成膜装置１の正面方向から見て、真空チャンバ２内における右側の側壁の近傍と左側の側壁の近傍とに配設されている。
【００２６】
この第二のガイドレール２１、２１は、後に説明する従動ローラ２２、２２が接しつつ回転することによりバレル式基材保持具１０を前後方向に移動させることができ、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２から引き出し、また真空チャンバ２に収納するための機構にあたる。このガイドレール２１、２１は、バレル式基材保持具１０を前後方向に導くためのガイド機構にあたる。
【００２７】
次に、バレル式基材保持具１０について、図５も参酌しつつ説明する。図５は、バレル式基材保持具１０の主要部分を示す斜視図である。バレル式基材保持具１０は、基材保持部１２を備えている。基材保持部１２は、図５に示されるように、前後方向の中心軸Ｃ１に沿って、該軸Ｃ１を中心とする八角柱状に形成されている。
【００２８】
基材保持部１２は、その八角柱を構成する側面が導体のメッシュによって形成されている。基材保持部１２の内側は空洞に形成されている。成膜の対象である小物の基材は、この基材保持部１２の内側の空洞に保持される。
【００２９】
基材保持部１２には、八角柱の八つの側面の各々の境界に図示されない開閉機構が適宜に設けられており、この開閉機構によって側面を開閉できるようにされている。そして、この基材保持部１２の側面を開くことにより、成膜される基材を内側に装填することができる。
【００３０】
バレル式基材保持具１０の前後方向の基端には、開口部１１が形成されている。この開口部１１は、前記基材保持部１２の内側の空洞に連通している。後に説明するアーク蒸発源６は、この開口部１１を介して、バレル式基材保持具１０の内側に配置され、またバレル式基材保持具１０より引き出される。
【００３１】
また、バレル式基材保持具１０の前後方向の基端の外周にはリングギアＲＧが設けられている。リングギアＲＧは、中心軸Ｃ１を中心として設けられている。
【００３２】
また、バレル式基材保持具１０の前後方向の基端には、後カラー部１４が設けられている。後カラー部１４は、中心軸Ｃ１を中心として設けられている。また、後カラー部１４は、中心軸Ｃ１に対して開口部１１に対する外径方にあたる位置に設けられており、径方向に一定の厚さを備えて後方に突出するように設けられている。
【００３３】
この後カラー部１４は、前記基材保持部１２と電気的に導通するように設けられている。そして、後カラー部１４は、該後カラー部１４の外周に摺接する図示されない一対の受けローラにより支持される。
【００３４】
この一対の受けローラは、後に説明する第二の扉機構２３側から後カラー部１４に向かって配設されており、自軸の回りに回転自在に設けられている。そして、この一対の受けローラは、前記自軸が前記中心軸Ｃ１より下方であり後カラー部１４の下端より上方にあたる位置となるように設けられている。また、この一対の受けローラは、中心軸Ｃ１を含む上下方向の垂直面に対称に設けられている。
【００３５】
また、この受けローラは、第二の扉機構２３に対する外側（後方側）から負のバイアス電圧が給電されるようにされている。そして、受けローラは、成膜を行う場合には、バレル式基材保持具１０が回転駆動されることによって従動しつつ、後カラー部１４及び基材保持部１２にバイアス電圧を供給する。
【００３６】
また、バレル式基材保持具１０の基材保持部１２に対する先端側には前プレート１６が取り付けられている。そして、前プレート１６に対する先端側に前カラー部１５が設けられている。
【００３７】
前カラー部１５は、中心軸Ｃ１を中心として設けられている。また、前カラー部１５は、中心軸Ｃ１に対する径方向に一定の厚さを備えて前方に突出するように形成されている。
【００３８】
また、前カラー部１５は、該前カラー部１５の外周に摺接する図示されない一対の支持ローラによって支持される。この支持ローラは、後に説明する下支持フレーム１９の先端に取り付け機構を介して取り付けられており、前カラー部１５に対する前方側から前カラー部１５に向かって配設されている。
【００３９】
また、この一対の支持ローラは、自軸の回りに回転自在に設けられている。そして、この一対の支持ローラは、前記自軸が前記中心軸Ｃ１より下方であり基材保持部１２の下端より上方にあたる位置となるように設けられている。また、この一対の支持ローラは、中心軸Ｃ１を含む上下方向の垂直面に対称に設けられている。
【００４０】
そして、この一対の支持ローラは、バレル式基材保持具１０が回転駆動されると、前カラー部１５の回転に従って従動する。
【００４１】
以上に説明したバレル式基材保持具１０は、成膜を行う場合には、前記リングギアＲＧと噛合する駆動ギア及び該駆動ギアが固設される駆動軸を介して、図示しない電動機によって中心軸Ｃ１を中心として回転駆動される。
【００４２】
前記バレル式基材保持具１０を駆動するための駆動軸は後に説明する第二の扉機構２３側から前方に向かって伸びている。そして、前記駆動軸が連結される前記電動機は第二の扉機構２３に対する外側に配設されている。
【００４３】
また、バレル式基材保持具１０について、前記リングギアＲＧと基材保持部１２及び後カラー部１４との間には図示されない絶縁部材が設けられており、リングギアＲＧが基材保持部１２及び後カラー部１４から電気的に絶縁されるようにされている。
【００４４】
また、前記バレル式基材保持具１０の前カラー部１５を支持する支持ローラと該支持ローラを下支持フレーム１９に取り付ける取り付け機構とは絶縁部材によって電気的に絶縁されている。これにより、後に説明する下支持フレーム１９とバレル式基材保持具１０の基材保持部１２とは電気的に絶縁されている。
【００４５】
次に、第二の引き出し機構２０について説明する。第二の引き出し機構２０は、図２乃至図４に示されるように、アーク蒸発源積載ステージ２４と走行盤２６を備えている。そして、上部に設けられるアーク蒸発源積載ステージ２４と下部に設けられる走行盤２６とが上下に配設される連結部材２９によって連結されている。
【００４６】
アーク蒸発源積載ステージ２４は、前後方向に沿って配設されている。アーク蒸発源積載ステージ２４の上面には、第一のガイドレール２５、２５が配設されている。
【００４７】
第一のガイドレール２５、２５は、後に説明するアーク蒸発源移動テーブル３１を前後方向に移動させるための機構であり、アーク蒸発源５０を真空チャンバ２より引き出し、また真空チャンバ２内に収納するための機構にあたる。
【００４８】
走行盤２６は、底部に駆動輪２７と従動輪２８が設けられている。駆動輪２７は、図示しない駆動手段により駆動される。そして、前記駆動手段によって駆動輪２７を駆動することにより、第二の引き出し機構２０を前後方向に移動させることができる。
【００４９】
また、第二の引き出し機構２０には、連結部材２９の前方に連結される第二の扉機構２３が設けられている。第二の扉機構２３は、上下方向に沿って設けられている。
【００５０】
第二の扉機構２３は、特に図示しない開口部が中心部分に形成されている。そして、この第二の扉機構２３の開口部を通して、アーク蒸発源５０をバレル式基材保持具１０の内部に配置することができ、またバレル式基材保持具１０より取り出すこともできる。
【００５１】
また、第二の扉機構２３の後面側（真空チャンバ２に対する反対側）の開口部の周縁には内フランジが形成されており、この第二の扉機構２３の内フランジと後に説明する第一の扉機構３４のフランジとを合わせ得るようにされている。
【００５２】
また、第二の扉機構２３の前面側（真空チャンバ２側）の最外周部分には外フランジが形成されている。そして、第二の扉機構２３の外フランジは、真空チャンバ２の後端部分の外周に沿って形成される真空チャンバ２のフランジに合わせ得るように形成されている。
【００５３】
また、第二の扉機構２３の前面側には、下支持フレーム１９が取り付けられている。下支持フレーム１９は、バレル式基材保持具１０に対する下側にあたる位置に前後方向に沿って配設されている。この下支持フレーム１９の先端には、バレル式基材保持具１０の前カラー部１５を支持するための図示されない前記一対の支持ローラが取り付けられている。
【００５４】
また、下支持フレーム１９の先端には、従動ローラ２２、２２が設けられている。従動ローラ２２は、前記第二のガイドレール２１、２１に接しつつ回転するように設けられている。そして、後に説明する第二の引き出し機構２０が前後方向に移動すると、従動ローラ２２、２２が第二のガイドレール２１、２１に沿って回転することにより、バレル式基材保持具１０は第二のガイドレール２１、２１に沿って前後方向に移動する。
【００５５】
この従動ローラ２２、２２及び前記下支持フレーム１９は、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２から引き出し、また真空チャンバ２に収納するための機構にあたる。
【００５６】
第一の引き出し機構３０は、図２乃至図４に示されるように、把持部３２とアーク蒸発源移動テーブル３１と第一の扉機構３４を備えている。把持部３２は、アーク蒸発源移動テーブル３１に対する上側に設けられている。
【００５７】
把持部３２は、ユーザーが手で把持して押すことにより又は引くことにより、第一の引き出し機構３０を前方に支持されるアーク蒸発源５０とともに前方又は後方に移動させるためのものである。
【００５８】
アーク蒸発源移動テーブル３１は、その底部にスライド機構３３を備えている。アーク蒸発源移動テーブル３１は、スライド機構３３により第一のガイドレール２５、２５に沿って導かれ、前後方向に移動することができる。
【００５９】
第一の扉機構３４は、アーク蒸発源移動テーブル３１の前端に取り付けられている。第一の扉機構３４は、図２乃至図４に示されるように、上下方向に沿って設けられている。また、第一の扉機構３４は、前記把持部３２に対する前方に位置している。
【００６０】
そして、第一の扉機構３４には、前方に伸びる支持部材３８を介して後に説明するアーク蒸発源５０が取り付けられている。この成膜装置１では、図２、３に示されるように、４つのアーク蒸発源５０が前後方向に沿って水平に設けられている。また、アーク蒸発源５０は、その先端に配置されるターゲットカソード５１の表面が下方を向くように、支持部材３８に下向きに取り付けられている。
【００６１】
また、第一の扉機構３４には、前面側の最外周部分にフランジが形成されている。第一の扉機構３４のフランジは、アーク蒸発源移動テーブル３１をアーク蒸発源積載ステージ２４の先端まで移動させると、前記第二の扉機構２３の内フランジと合うように形成されている。
【００６２】
以上に説明した第二の引き出し機構２０を前方に移動させて第二の扉機構２３の外フランジを真空チャンバ２の後端のフランジに合わせるとともに、第一の引き出し機構３０を前方に移動させて第一の扉機構３４のフランジを第二の扉機構２３の内フランジに合わせることにより、真空チャンバ２内を外部の空間より閉じることができる。
【００６３】
なお、真空チャンバ２の後端のフランジにはＯリングが装填される。また、第一の扉機構３４のフランジにはＯリングが装填される。これにより、第二の扉機構２３及び第一の扉機構３４を閉じると、真空チャンバ２内を密閉できるようにされている。
【００６４】
また、第二の扉機構２３及び第一の扉機構３４を真空チャンバ２側に押圧するための図示しないクランプ機構が設けられている。これにより、真空チャンバ２内を密閉できるようにされている。
【００６５】
次に、アーク蒸発源５０について、図６及び図７に基づいて説明する。図６はアーク蒸発源５０の断面図である。図７は、ターゲットカソード５１とターゲット支持部材６１を上方から眺めた、ターゲットカソード５１とターゲット支持部材６１との平面的な配置の関係を示す図である。
【００６６】
アーク蒸発源５０は、図６に示されるように、ターゲットカソード５１、アノード５２、ターゲットホルダ５３、ケーシング５４、カソードボディ５５、カソード板５６を備えている。
【００６７】
そして、カソード板５６に対する先端側にカソードボディ５５が配置され、カソードボディ５５に対する先端側にターゲットホルダ５３が配置され、ターゲットホルダ５３に対する先端側にターゲットカソード５１が支持されている。
【００６８】
アノード５２は、ターゲットカソード５１に対する横方向の外側のターゲットカソード５１の先端の近傍に配置されており、ターゲットカソード５１を取り囲むように配置されている。
【００６９】
これらの部材番号５１乃至５６で示される各部材は、各々の横方向の中心を中心Ｃ２に一致させるように配置されている。
【００７０】
ターゲットホルダ５３は、ターゲットカソード５１より横方向に大径に形成されている。即ち、ターゲットホルダ５３は、ターゲットカソード５１と略同径となる中心部５３ａとターゲットカソード５１より横方向に突出した周縁部５３ｂとを備えている。ターゲットホルダ５３の中心部５３ａは、先端にターゲットカソード５１を支持する。
【００７１】
ケーシング５４は、ターゲットホルダ５３に対する横方向の外側に配置されている。そして、ケーシング５４の先端には、アノード用ボルト６５によりアノード５２が取り付けられる。
【００７２】
アノード５２には、ボルト孔５２ａが形成されている。そして、ケーシング５４の先端には、アノード用ボルト６５のネジ部をネジ込むための縦方向のネジ孔５４ａが形成されている。
【００７３】
そして、アノード５２をアノード用ボルト６５によってケーシング５４に取り付けて固定することができ、また、ボルト６５を取り外すことにより、アノード５２をケーシング５４から取り外すことができる。
【００７４】
このケーシング５４は、アノード５２に対する基端側に設けられ、アノード５２をターゲットカソード５１の先端よりも先端側に取り外し可能に支持しており、アノード支持部材にあたる。
【００７５】
ターゲットホルダ５３の内側には、冷却水を循環させる水冷ジャケット５３ｄが形成されている。冷却水インレット５８に流入した冷却水は、水冷ジャケット５３ｄに導かれ、水冷ジャケット５３ｄを循環した後に冷却水アウトレット５９より排出される。これにより、ターゲットカソード５１が冷却される。
【００７６】
また、カソードボディ５５の内側にはマグネット５７が配置されている。また、カソードボディ５５及びターゲットホルダ５３とケーシング５４との間には絶縁部材６８が設けられている。また、カソードボディ５５とケーシング５４の基端との間には、絶縁部材６９、７０、７１が設けられている。
【００７７】
これらの絶縁部材６８乃至７１により、負電位が印加されるカソードボディ５５及びターゲットホルダ５３と接地電位とされるケーシング５４及びアノード５２との間が電気的に絶縁される。
【００７８】
また、ターゲットホルダ５３とターゲットカソード５１とアノード５２とケーシング５４と絶縁部材６８とに囲まれる領域は中空になっており、この空間に後に説明するターゲット支持部材６１が設けられる。
【００７９】
ターゲットカソード５１には、ターゲットホルダ５３により支持される基端の近傍であり、ターゲットホルダ５３の先端よりも先端側にあたる位置に横方向に切欠き部５１ａが形成されている。この切欠き部５１ａは、その深さがターゲットカソード５１の横方向の径に対して５％以上１０％以下となるように形成するのが好ましい。
【００８０】
ターゲットカソード５１の切欠き部５１ａには、横方向の外側からターゲット支持部材６１が挿入される。ターゲット支持部材６１は、図６及び図７に示される例では、板状に形成されている。ターゲット支持部材６１は、ボルト６２によりターゲットホルダ５３の周縁部５３ｂの先端に取り付けられる。
【００８１】
ターゲット支持部材６１には、長孔６１ａが形成されている。この長孔６１ａは、図７にも示されるように、横方向に長く形成されている。そして、ターゲットホルダ５３の周縁部５３ｂの先端には、ボルト６２をネジ込むためのネジ孔５３ｃが形成されている。
【００８２】
これにより、ターゲット支持部材６１をボルト６２によってターゲットホルダ５３に固定するようにしている。そして、ボルト６２を取り外し、ターゲット支持部材６１をターゲットカソード５１の切欠き部５１ａより外側に抜くことにより、ターゲット支持部材６１を取り外すことができる。
【００８３】
また、ボルト６２を完全に取り外すことなく緩めた状態とすると、ターゲット支持部材６１を横方向にスライドさせることができる。即ち、前記長孔６１ａは、ボルト６２のネジ部に対して横方向に余裕を与えた横長の形状に形成されているので、ボルト６２を緩めると、ターゲット支持部材６１を横方向にスライドさせることができる。
【００８４】
これにより、ターゲット支持部材６１がターゲットカソード５１の切欠き部５１ａに挿入された状態でボルト６２を緩めると、ターゲット支持部材６１を前記切欠き部５１ａより外側に抜くことができる。
【００８５】
これにより、ターゲット支持部材６１を取り外すことなく、ターゲットカソード５１の固定された状態を解除し、ターゲットカソード５１を取り外すことができる。
【００８６】
また、ターゲット支持部材６１は、ターゲットカソード５１の横方向の中心Ｃ２に対して対称に二つ設けられている。これにより、ターゲットカソード５１を対称に配置された二つのターゲット支持部材６１により固定することができるので、ターゲットカソード５１を傾かせることなく支持することができる。
【００８７】
以上に説明したアーク蒸発源５０は、図示しない電力供給手段より電力を供給されて動作する。この電力供給手段は、第二の扉機構２３に対する外側（後方側）に設けられている。そして、アーク蒸発源５０は、第一の扉機構３４及び支持部材３８を通って配設される図示しない電力供給ラインを介して、前記電力供給手段より電力を供給される。
【００８８】
そして、以上に説明したカソード板５６が直流電力を出力する電源の負端子と接続される。これにより、カソード板５６とカソードボディ５５とターゲットホルダ５３とターゲットカソード５１には負電位が印加される。
【００８９】
また、ケーシング５４とアノード５２と前記直流電力を出力する電源の正端子とが接地に接続される。
【００９０】
アーク蒸発源５０を以上のように接続し、真空チャンバ２内にセットした状態で前記電力供給手段により所定の直流電力を供給すると、ターゲットカソード５１とアノード５２間でアーク放電を発生させることができる。
【００９１】
これにより、ターゲットカソード５１を構成する物質がイオン化して放出され、この放出されたターゲットカソード５１の構成物質により、バレル式基材保持具１０に保持される基材に成膜することができる。
【００９２】
以上に説明した成膜装置１を動作させる例について説明する。真空チャンバ２外に引き出されたバレル式基材保持具１０の基材保持部１２内に小物の基材を装填する。
【００９３】
基材保持部１２内に基材を投入すると、投入された基材は、基材保持部１２内の下方の底部分に装填される。そして、この基材は、基材保持部１２内において、後に配置されるアーク蒸発源５０が配置される位置より下方に装填される。
【００９４】
そして、第二の引き出し機構２０を前方に移動させ、第二の扉機構２３の外フランジを真空チャンバ２の後端のフランジに合わせる。そして、アーク蒸発源移動テーブル３１をアーク蒸発源積載ステージ２４の先端まで移動させ、第一の扉機構３４のフランジを第二の扉機構２３の内フランジと合わせる。
【００９５】
これにより、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２内にセットするとともに、全てのアーク蒸発源５０をバレル式基材保持具１０の基材保持部１２内に収納することができる。また、真空チャンバ２を第二の扉機構２３及び第一の扉機構３４によって密閉することができる。
【００９６】
そして、排気手段を動作させ、真空チャンバ２内をアーク蒸発源５０による成膜プロセスを実行する上での所要の真空雰囲気とする。そして、バレル式基材保持具１０を中心Ｃ１の回りに回転駆動させつつ、アーク蒸発源５０を動作させる。
【００９７】
そして、アーク蒸発源５０によりアーク放電を形成すると、アーク放電によってターゲットカソード５１を構成する膜の原料物質がイオン化する。そして、イオン化した膜の原料物質は、ターゲットカソード５１より下方に向かって放出される。これにより、基材保持部１２内の底部分に装填されている基材に膜が形成される。
【００９８】
次に、成膜を終了すると、アーク蒸発源５０を真空チャンバ２外に取り出す。即ち、第一の扉機構３４の密閉を開放するとともにアーク蒸発源移動テーブル３１をアーク蒸発源積載ステージ２４上を後方に移動させ、アーク蒸発源５０を真空チャンバ２外に取り出す。
【００９９】
また、第二の扉機構２３の密閉を開放するとともに、第二の引き出し機構２０を後方に移動させると、バレル式基材保持具１０を真空チャンバ２外に引き出すことができる。そして、バレル式基材保持具１０より成膜を終了した基材を取り出す。
【０１００】
次に、先に取り出したアーク蒸発源５０のメンテナンスを行う。アーク蒸発源５０のアノード用ボルト６５を取り外し、アノード５２を取り外す。そして、ボルト６２を緩める。
【０１０１】
そして、ターゲット支持部材６１を横方向の外側にスライドさせ、ターゲット支持部材６１をターゲットカソード５１の切欠き部５１ａより抜く。これにより、ターゲットカソード５１をターゲットホルダ５３側から取り外すことができる。
【０１０２】
そして、古いターゲットカソード５１を取り外し、新しいターゲットカソード５１をターゲットホルダ５３上にセットする。そして、ターゲットカソード５１の切欠き部５１ａにターゲット支持部材６１を再度挿入する。
【０１０３】
そして、ボルト６２を締め付けることによりターゲット支持部材６１がターゲットホルダ５３に固定される。そして、アノード５２をケーシング５４の先端に取り付け、アノード用ボルト６５によって固定する。これにより、アーク蒸発源５０のメンテナンスを終了する。
【０１０４】
以上に説明したように、アーク蒸発源５０によると、アーク蒸発源５０の先端を覆うアノード５２を取り外し、ボルト６２を緩めてターゲット支持部材６１をスライドさせるのみでターゲットカソード５１を交換することができる。従って、アーク蒸発源５０の全体を分解しなくともターゲットカソード５１を交換できるので、メンテナンスが容易である。
【０１０５】
また、アーク蒸発源５０によると、ターゲットカソード５１を基端の近傍に配置されるターゲット支持部材６１により横方向から支持し固定するので、ターゲットカソード５１の使用期間を長くすることができる。
【０１０６】
即ち、従来のアーク蒸発源にあっては、ターゲットカソードはこれを支持するターゲットホルダとの境界を縦方向に貫通するボルトによって固定されていた。そして、アーク蒸発源により成膜を繰り返すと、ターゲットカソードの消耗が進行するが、この消耗はターゲットカソードの先端から基端に向かって縦方向に進行する。そして、従来のアーク蒸発源によると、前記ターゲットカソードの使用期間が、ターゲットカソードを固定する縦方向のボルトの先端の位置による制約を受けることがあった。
【０１０７】
一方、以上に説明したアーク蒸発源５０によると、ターゲットカソード５１の先端から縦方向に消耗を生じても、ターゲットカソード５０に縦方向のボルトが設けられないので、このボルトを設けることに伴うターゲットカソード５１の使用期間の制約を受けることがない。
【０１０８】
また、以上のアーク蒸発源５０によると、前記ターゲットカソードを固定するための縦方向のボルトが設けられないので、ターゲットカソード５１の縦方向の厚さを薄くすることができる。
【０１０９】
これにより、高価なターゲットカソード５１の資材を節約し、アーク蒸発源５０の製造コストを低減させることもできる。また、ターゲットカソード５１を基端側から冷却する効率を向上させることもできる。
【０１１０】
また、以上に説明したアーク蒸発式成膜装置１によると、真空チャンバ２の外部に、アーク蒸発源積載ステージ２４が設けられている。そして、アーク蒸発源５０を第一の扉機構３４とともにアーク蒸発源移動テーブル３１によりアーク蒸発源積載ステージ２４に沿って後方に移動させることにより、アーク蒸発源５０を真空チャンバ２の外部に引き出すことができる。
【０１１１】
また、アーク蒸発源５０を第一の扉機構３４とともに前記アーク蒸発源積載ステージ２４に沿って前方に移動させることにより、アーク蒸発源５０を真空チャンバ２内に収納することができる。
【０１１２】
このように、アーク蒸発式成膜装置１によると、アーク蒸発源５０の引き出し及び収納を容易に行うことができる。これにより、アーク蒸発源５０のメンテナンスを容易にすることができる。
【０１１３】
これにより、以上に説明したアーク蒸発源５０のターゲットカソード５１の交換が容易であるという特徴と相まって、アーク蒸発源５０のメンテナンスを一層容易にできる。
【０１１４】
なお、以上の説明では、ターゲット支持部材６１に長孔６１ａを形成し、ボルト６２を完全に外さず緩めた状態でターゲット支持部材６１を横方向にスライドさせ得るようにする例を挙げた。
【０１１５】
本発明を実施するにあたり、ターゲット支持部材に通常のボルト孔を形成してボルトによってターゲット支持部材をターゲットホルダ５３の先端に固定し、このボルトを完全に取り外すことによってターゲット支持部材をターゲットカソード５１の切欠き部５１ａより外側に抜くようにしてもよい。
【０１１６】
このようにターゲット支持部材を形成する場合でも、ターゲットカソード５１の切欠き部５１ａに挿入したターゲット支持部材をターゲットホルダの先端に取り付けて固定しターゲットカソード５１を固定することができる。そして、このターゲット支持部材をターゲットホルダ５３の先端より取り外すと、ターゲットカソード５１を交換することができる。
【０１１７】
また、以上の説明では、成膜の対象である基材をバレル式基材保持具１０により保持して成膜する例を挙げた。本発明を実施するにあたり、基材をバレル式基材保持具１０によって保持する場合に限られず、基材はアーク蒸発源５０によって成膜できるように真空チャンバ２内に保持できればよい。
【０１１８】
また、以上の説明では、第二の引き出し機構２０や第一の引き出し機構３０を設け、アーク蒸発源５０を真空チャンバ２外に引き出すようにする例を挙げた。本発明を実施するにあたり、必ずしもアーク蒸発源５０を真空チャンバ２外に簡易に引き出し得るようにする必要はない。
【０１１９】
本発明は、アーク蒸発源のターゲットカソードを横方向の外側から固定するためのターゲット支持部材を設けることによって実施できる。これにより、ターゲットカソードを縦方向に固定するボルトを省くことができる。
【０１２０】
【発明の効果】
本発明によると、以上に説明したように、アーク蒸発源のターゲットカソードを交換するメンテナンスを容易にすることができる。また、アーク蒸発源のターゲットカソードの使用期間を長くすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるアーク蒸発源を備えるアーク蒸発式成膜装置の正面図である。
【図２】アーク蒸発式成膜装置の第一側面図である。
【図３】アーク蒸発式成膜装置の第二側面図である。
【図４】アーク蒸発式成膜装置の平面図である。
【図５】バレル式基材保持具の斜視図である。
【図６】アーク蒸発源を表す断面図である。
【図７】ターゲットカソードとターゲット支持部材との配置の関係を示す図である。
【図８】従来のアーク蒸発源を示す図である。
【符号の説明】
１ アーク蒸発式成膜装置
２ 真空チャンバ
３ 設置用架台
１０ バレル式基材保持具
１１ 開口部
１２ 基材保持部
１４ 後カラー部
１５ 前カラー部
１６ 前プレート
１９ 下支持フレーム
２０ 第二の引き出し機構
２１ 第二のガイドレール
２２ 従動ローラ
２３ 第二の扉機構
２４ アーク蒸発源積載ステージ
２５ 第一のガイドレール
２６ 走行盤
２７ 駆動輪
２８ 従動輪
２９ 連結部材
３０ 第一の引き出し機構
３１ アーク蒸発源移動テーブル
３２ 把持部
３３ スライド機構
３４ 第一の扉機構
３８ 支持部材
５０ アーク蒸発源
５１ ターゲットカソード
５１ａ 切欠き部
５２ アノード
５２ａ ボルト孔
５３ ターゲットホルダ
５３ａ 中心部
５３ｂ 周縁部
５３ｃ ネジ孔
５３ｄ 水冷ジャケット
５４ ケーシング
５６ カソード板
５７ マグネット
５８ 冷却水インレット
５９ 冷却水アウトレット
６１ ターゲット支持部材
６１ａ 長孔
６２ ボルト
６５ アノード用ボルト
８０ （従来の）アーク蒸発源
８２ ターゲットカソード
８３ アノード
８５ ターゲットホルダ
８６ ボルト

Claims (4)

1. ターゲットカソードと、前記ターゲットカソードに対する横方向の外側の前記ターゲットカソードの先端の近傍にターゲットカソードを取り囲むように配設されたアノードとを備えるアーク蒸発源であって、
   前記ターゲットカソードの前記アノードが配設される位置より基端側において前記ターゲットカソードを支持するターゲットホルダと、前記アノードに対する基端側において該アノードを前記ターゲットカソードの先端よりも先端側に取り外し可能に支持するアノード支持部材とが設けられており、
   前記ターゲットカソードの前記アノードが配設される位置より基端側に横方向に切欠き部が形成され、
   前記ターゲットカソードの切欠き部に横方向の外側から挿入して前記ターゲットカソードを支持するためのターゲット支持部材が設けられ、
   前記ターゲット支持部材は、前記ターゲットカソードの切欠き部に挿入した状態で前記ターゲットカソードを前記ターゲットホルダに対して固定して取り付けるようにされるとともに、前記ターゲットカソードの切欠き部より抜いて取り外すことができるようにもされており、
   前記ターゲットカソードの切欠き部に挿入され前記ターゲットホルダに固定して取り付けられた前記ターゲット支持部材により前記ターゲットカソードを横方向から固定して支持するようにされたアーク蒸発源。
2. 前記ターゲットホルダは、前記ターゲットカソードより横方向に大径に形成され、先端の前記ターゲットカソードと略同径の部分によりターゲットカソードを支持しており、
   前記アノード支持部材は、前記ターゲットホルダに対する横方向の外側に配設されており、
   前記ターゲットカソードの切欠き部は、該ターゲットカソードの基端の近傍であり、前記ターゲットホルダの先端よりも先端側にあたる位置に形成されている、請求項１に記載のアーク蒸発源。
3. 前記ターゲット支持部材は、前記ターゲットカソードの中心に対して対称に二つ設けられており、
   前記ターゲット支持部材は、前記ターゲットホルダの先端のターゲットカソードより大径である部分にボルトによって固定されるようにされており、
   前記ターゲット支持部材には、前記固定するためのボルトを挿通させる横方向に長い長孔が形成されており、
   前記ボルトを緩めた状態で前記ターゲット支持部材を横方向の外側に移動させると、前記ターゲット支持部材が前記ターゲットカソードの切欠き部より横方向の外側に抜けるようにされている請求項２に記載のアーク蒸発源。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のアーク蒸発源と、真空チャンバと、前記真空チャンバ外に配置され前記アーク蒸発源を前方に支持するアーク蒸発源移動テーブルと、前記真空チャンバ外に配置され前記アーク蒸発源移動テーブルを前後方向に移動させるためのアーク蒸発源積載ステージとを備え、
   前記アーク蒸発源移動テーブルの先端であり前記アーク蒸発源に対する後方にあたる位置に扉機構が取り付けられており、
   前記アーク蒸発源移動テーブルを前記アーク蒸発源積載ステージの先端まで移動させて前記アーク蒸発源を真空チャンバ内に配置すると、前記アーク蒸発源移動テーブルの先端に取り付けられた扉機構が前記真空チャンバを閉じるように構成されたアーク蒸発式成膜装置。

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